高中物理第一章静电场1.8带电粒子在电场中的运动.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,仪器名称：示波器 型 号：,COS5100,系统运行时，数以,10,亿计电子就将从这条加速管中以靠近光速冲进储存环中发生碰撞,北京正负电子对撞机加速器起点,第1页,1.8,带电粒子在电场中运动,第2页,一、带电粒子加速,如图所表示，在真空中有一对平行金属板，两板间加以电压,U,。两板间有一带正电荷,q,带电粒子。它在电场力作用下，由,静止,开始从正极板向负极板运动，抵达负板时速度有多大？,(,不考虑粒子重力,）,q,U,m,+,_,带电粒子加速,d,第3页,+,+,+,+,+,+,+,+,_,_,_,_,_,_,_,_,U,U,E,加速,匀速,匀速,+qm,V,0,V=?,一、带电粒子加速,第4页,q,U,m,+,_,带电粒子加速,d,1,、受力分析,:,水平向右电场力,F,Eq=qU/d,F,2,、运动分析,:,初速度为零，加速度为,a=qU/md,向右,匀加速直线运动,。,解法一利用运动学知识求解,解法二利用能量知识求解,第5页,思索题,如两极板间不是匀强电场该用何种方法求解？为何？,因为电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，第二种方法仍适用！,第6页,例题,1,：试验表明，炽热金属丝能够发射电子。在炽热金属丝和金属板间加以电压,U=2500V,，从炽热金属丝发射出电子在真空中被加速后，从金属板小孔穿出。电子射出后速度有多大？,设电子刚从金属丝射出时速度为零。,电子质量为,0.9110,-30,kg,，电子电荷量,e=1.610,-19,C,两板距离为,20cm,带电粒子：质子，电子，粒子等无特殊说明都不计重力，但不能忽略质量。,第7页,结论：,因为电场力做功与场强是否匀强无关，与运动路径也无关，所以在处理电场对带电粒子,加速,问题时，普通都是利用,动能定理,进行处理。,第8页,如图所表示，在,P,板附近有一电子由静止开始向,Q,板运动，则关于电子在两板间运动情况，以下叙述正确是：,(),A.,两板间距越大，加速时间越长,B.,两板间距离越小，加速度就越大，则电子抵达,Q,板时速度就越大,C.,电子抵达,Q,板时速度与板间距离无关，仅与加速电压相关,D.,电子加速度和末速度都与板间距离无关,AC,第9页,二、带电粒子偏转,U,L,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,Y,d,Y,如图所表示，在真空中水平放置一对金属板,Y,和,Y,，板间距离为,d,。在两板间加以电压,U,，一电荷量为,q,质量为,m,带电粒子从极板中央以水平速度,v,0,射入电场。试分析带电粒子在电场中运动情况。,(,不计粒子重力,),v,0,q,第10页,d,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,l,v,0,d,-,q,v,v,0,v,y,S,1.,粒子穿越电场时间,t=?,2.,粒子离开电场速度,V=,？,3.,粒子离开电场时偏角,=,？,4.,沿垂直于板面方向偏移距离,=,？,5.S,=?,第11页,1,、受力分析：粒子受到竖直向下电场力,F,Eq=qU/d,。,2,、运动规律分析,:,粒子作,类平抛,运动,。,v,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,v,0,Y,d,U,Y,q,L,x,方向：,匀速直线运动,Y,方向：加速度为,匀加速,直线运动,。,y,v,0,v,y,v,v,0,v,y,3,、,x,方向,4,、,y,方向,5,、离开电场时偏转角度正切：,F,第12页,侧移量,偏转角度,粒子好象是从入射线中点直接射出来,类平抛运动,第13页,两个相同极板,Y,和,Y,长度,L=6.0cm,相距,d=2cm,极板间电压,U=200v,电子沿着水平方向速度,v=3.010,7,m/s,求,:,电子测移和偏转角,第14页,结论：,带电粒子初速度垂直于电场方向飞入匀强电场问题就是一个,类平抛,问题。,粒子在与电场垂直方向上做,匀速直线运动,粒子在与电场平行方向上做,初速为零匀加速运动,第15页,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,v,v,0,v,y,y,+,_,U,1,U,2,v,0,L,-,q,m,三、加速和偏转一体,第16页,思索题：,让一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子混合物经过同一加速电场由静止开始加速，然后在同一偏转电场里偏转，在经过加速电场时取得动能是否相同？经过偏转电场时，它们是否会分为三股？请说明理由。,答案：,经过加速电场时取得动能,E,k,=,qU,加速电压相同，二价氦离子电荷量最大，所以二价氦离子取得动能最大。,粒子偏转量和偏转角由加速电场和偏转电场决定，所以三种粒子不可能分开为三股。,第17页,四、示波器,1,、,作用,：观察电信号随时间改变情况,2,、,组成,：示波管（内部是真空）、电子枪、偏 转电极和荧光屏组成。,3,、,原理,（,1,）、偏转电极不加电压：从电子枪射出电子将沿直线运动，射到荧光屏中心点形成一个亮斑。,（,2,）、仅在,XX,1,（或,YY,1,）加电压若所加电压稳 定，则电子流被加速、偏转后射到,XX,1,（或,YY,1,）所在直线上某一点，形成一个亮斑（不在中心）。,第18页,电子枪,荧光屏,偏转电极,+,-,X,X,、,y,、,y,X,X,、,y,、,y,亮斑,假如在偏转电极,XX,、,YY,上不加电压，电子怎样运动？假如在偏转电极,XX,上不加电压，偏转电极,YY,上加电压电子又怎样运动？,三、示波管原理,第19页,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,v,v,0,v,y,y,+,_,U,1,U,2,v,0,L,-,q,m,加速和偏转一体,第20页,在右图中设加速电压为,U,，,电子电量为,e,质量为,m,。,由,W=E,K,，,第21页,若电压按正弦规律改变，如,U=U,m,sint,偏移也将按正弦规律改变，即这斑在水平方向或竖直方向做简谐运动,第22页,课堂小结：,一、利用电场使带电粒子加速,二、,利用电场使带电粒子偏转,从动力学和运动学角度分析,从做功和能量角度分析,类似平抛运动,分析方法,粒子在与电场垂直方向上做,匀速直线运动,粒子在与电场平行方向上做,初速度为零匀加速运动,第23页,